KR200434773Y1 - 사각형 리튬 이차 전지용 코어 구조체 - Google Patents

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Abstract

사각형 리튬 이차 전지용 코어 구조체는 코어, 전극 조립체, 및 두 개의 범도성 고정 조립체를 포함한다. 양극 및 음극 리드 영역의 개별층은 전도성 가압편에 의해 함께 클램핑되고, 따라서, 본 고안의 구조는 간단하다. 또한, 양극 및 음극 리드 영역의 개별층은 서로에 대항하여 가압되고 그에 직접 전기 접촉한다. 따라서, 본 고안의 내부 저항은 상대적으로 낮고, 고용량 전지 케이스에 사용하기에 적합하다.
사각형 리튬 이차 전지, 코어 구조체, 코어, 전극 조립체, 고정 조립체, 양극 리드 영역, 음극 리드 영역, 전도성 가압편

Description

사각형 리튬 이차 전지용 코어 구조체{CORE STRUCTURE FOR A SQUARE LITHIUM SECONDARY BATTERY}
도1은 미국 특허 번호 제6,844,109호에 개시된 종래의 리튬 이차 전지용 코어 구조체의 설명도.
도2는 대만 특허 번호 제1,233,227호에 개시된 종래의 리튬 이차 전지용 코어 구조체의 분해도.
도3은 대만 특허 번호 제1,233,227호에 개시된 종래의 리튬 이차 전지용 코어 구조체의 조립도.
도4는 본 고안에 따른 리튬 이차 전지용 코어 구조체를 도시하는 사시도.
도5는 본 고안에 따른 리튬 이차 전지용 코어 구조체를 도시하는 조립도.
도6은 본 고안에 따른 리튬 이차 전지용 코어 구조체를 도시하는 단면도.
도7은 전지 케이스에 설치되기 전, 본 고안에 따른 리튬 이차 전지용 구조체를 도시하는 분해도.
도8은 전지 케이스에 설치된 후, 본 고안에 따른 리튬 이차 전지용 코어 구조체를 도시하는 단면도.
도9는 본 고안에 따라, 코어 구조체에 전도성 슬리브가 추가로 제공되는, 전지 케이스의 내부를 도시하는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
30 : 전지 케이스 31 : 양극 리드 단자
32 : 음극 리드 단자 40 : 기부
50 : 전극 조립체 60 : 고정 조립체
70 : 연결 부재
본 고안은 사각형 리튬 이차 전지용 코어 구조체에 관한 것으로, 특히 리튬 이차 전지의 코어를 위한 전도성 연결 구조체의 설계에 관한 것이다.
대부분의 사각형 리튬 이차 전지들은 낮은 용량을 갖고 재충전할 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 번호 제6,844,109호는 도1에 도시된 바와 같은, 통상적으로 사용되는 저용량형 사각형 리튬 이차 전지를 개시하고 있는데, 여기서 코어 조립체(10)는 기본적으로 전극 조립체(11), 복수의 양극 및 음극 리드(121, 122), 및 두 개의 전도성 슬리브(13)를 포함한다. 전극 조립체(11)는 대체로 서로 중첩되는, 양극층, 분리층 및 음극층을 포함한다. 전극은 중첩 또는 귄취 방법에 의해 형성되는 다층 구조체이고, 복수의 양극 및 음극 리드는 개별 양극 및 음극층으로부터 연장되고, 최종적으로 두 개의 전도성 가압편은 개별 양극 및 음극 리드를 위한 통합 리드로서 사용된다.
상술된 이차 리튬 전지는 매우 간단하지만, 그 구조는 너무 약해서, 저용량 전지의 구조체로서 사용되기에만 적합할 뿐, 고용량 동적 전지에는 적합하지 않다. 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 대만 특허 번호 제1,233,227호에 개시된 사각 전지용 전극 조립체(20)는 서로 중첩되는 양극층, 분리층 및 음극층을 포함한다. 전극 조립체(20)는 기부 보드(21) 둘레를 권취하는 나선형 다층 구조체이다. 피복되지 않은 영역(22)이 양극 및 음극층의 각각의 일 측면에 형성되고, 이어서 복수의 주 스페이서(23) 및 부 스페이서(24)가 전극 조립체(20)의 개별층의 피복되지 않은 영역(22) 상에 배치되고, 최종적으로 복수의 고정 핀(25)이 주 스페이서(23), 부 스페이서(24) 및 기부 보드(21)를 통해 삽입되어, 전극 조립체의 통합형 전기 연결 구조체를 형성한다.
기부 보드가 전지 구조체의 구조적 강도를 향상시킬 뿐만 아니라, 다중 양극 또는 음극층이 기부 판 둘레에 견고하게 권취될 수 있어서, 이러한 설계가 고용량 전지에 적합하다는 것에 주목하기로 한다.
종래의 리드는 전극 조립체의 전극 조립체의 개별층에 직접 주 스페이서 및 부 스페이서를 연결함으로써 생략될 있고, 따라서, 리드를 용접 또는 형성하는 공정이 생략될 수 있다. 그러나, 이 전지 구조체에서, 전극 조립체의 각각의 층에는 주 스페이서 및 부 스페이서가 설치되어야만 한다. 층의 개수가 많으면, 이에 따라 주 스페이서 및 부 스페이서의 개수가 증가될 것이고, 이는 제조 비용 및 조립 공정의 복잡성의 증가를 초래할 것이다. 그리고, 보다 중요하게는, 전극 조립체의 개별층에 배치된 주 스페이서는 전지의 코어 구조체의 내부 저항(접촉 저항)을 증가시켜, 온도 증가 및 에너지 소모의 문제점을 초래할 것이다. 그리고, 고요량 전 지의 충전 및 방전 공정에서, 높은 접촉 저항은 전극 조립체의 피복되지 않은 영역의 고온으로 인한 산화를 초래할 것이다.
본 고안의 주 목적은 사각형 리튬 이차 전지용 코어 구조체를 제공하는 것이다. 양극 및 음극 리드 영역의 개별층은 전도성 가압편에 의해 함께 클램핑되고, 따라서 본 고안의 구조는 간단하다. 또한, 양극 및 음극 리드 영역의 개별층은 서로에 대항하여 가압되고 그에 직접 전기 접촉한다.'
본 고안의 부 목적은 사각형 리튬 이차 전지용 코어 구조체를 제공하는 것이다. 양극 및 음극 리드 영역의 개별층은 전도성 가압편에 의해 함께 클램핑되고, 본 고안의 구조가 간단하기 때문에, 최종 비용 및 조립체 공정의 복잡성이 실질적으로 감소될 것이다.
본 고안은 본 고안의 양호한 실시예를 단지 예시를 목적으로 도시하는 첨부 도면을 참조로 한, 이하 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.
도4 내지 도7을 참조하면, 본 고안의 양호한 실시예에 따른 사각형 리튬 이차 전지용 구조체는 기부(40), 전극 조립체(50), 및 두 개의 전도성 고정 조립체(60)을 포함한다. 코어 구조체는 사각형 전지 케이스(30)에 배치되고, 전지 케이스(30)의 양 단부 상의 양극 및 음극 리드 단자(31, 32)는 두 개의 연결 부재(70)에 의해 전기적으로 연결된다.
기부 보드(40)는 전지 케이스(30)에 배치된다.
전극 조립체(50)는 서로 중첩된 다음에, 기부 보드(40) 둘레를 권취하는, 적어도 하나의 양극층(51), 분리층(52) 및 음극층(53)을 포함한다. 양극 및 음극층(51, 53)의 표면은 양극 재료 및 음극 재료로 각각 피복된다. 분리층(52)은 양극 및 음극층(51, 53) 사이에 위치된다. 피복되지 않은 영역이 양극 리드 영역(511)로서의 사용을 위해 양극층(51)의 일 측면에 형성되고, 음극층(52)은 양극층(51)에 대향하는 그 타 측면에 음극 리드 영역(531)으로서의 사용을 위해 피복되지 않은 영역이 형성된다. 양극 및 음극 리드 영역(511, 531)은 양극층(51), 분리층(52), 및 음극층(53)의 조립체의 양 측면으로부터 돌출된다. 전극 조립체(50)가 기부 보드(40) 둘레에 양극층(51), 분리층(52) 및 음극층(53)을 권취함으로써 형성된 후에, 양극 및 음극 리드 영역(511, 531)이 전극 조립체(50)의 양 단부로부터 돌출될 것이다.
각각의 전도성 고정 조립체(60)는 패스너(61)와 두 개의 전도성 가압편(62)을 포함한다. 전도성 가압편(62) 각각에는 관통 구멍(621)이 형성되고, 양극 리드 영역(511) 또는 음극 리드 영역(531) 외부에 배치된다. 패스너는 볼트일 수 있고, 전도성 가압편(62) 중 하나의 관통 구멍(621), 기부 보드(40) 및 전도성 가압편(62) 중 다른 하나의 관통 구멍(621)을 통해 삽입되어, 두 개의 전도성 가압편(62)이 기부 보드(40) 상에 고정되고, 양극 리드 영역(511) 또는 음극 리드 영역(531)에 대항하여 견고하게 가압되고, 양극 리드 영역(511) 또는 음극 리드 영역(531)은 전도성 가압편(62)과 밀접한 전기 접촉 상태로 유지된다.
각각의 연결 부재(70)는 전극 조립체(50)의 전도성 가압편(62)에 전기적으로 연결된 일 단부와, 양극 리드 단자(31) 또는 음극 리드 단자(32)에 전기적으로 연결된 타 단부를 갖는 전도성이고 만곡된 가요성 구조체이다.
코어 구조체 및 그 부품의 배열 관계는 상술되어 있다. 본 고안은 코어 구조체의 설계를 더 향상시키고 양극 리드 영역 또는 음극 리드 영역에 전도성 가압편을 연결시키기 위해 전기 전도성 연결부로서 연결 부재를 사용하려는 것이고, 연결 부재는 만곡된 가요성 구조체이다. 이러한 배열에 의해, 코어 또는 케이스에 치수 오차가 있더라도, 이는 연결 부재의 변형에 의해 극복될 수 있고, 따라서 전지는 성공적으로 조립될 수 있다.
도4 내지 도8을 다시 참조하면, 피복되지 않은 넓은 리드 영역(511, 531)이 전극 조립체(50) 상에 남겨지고, 양극 및 음극 리드 영역(511, 531)은 다층 구조체이다. 전도성 고정 조립체(60)의 전도성 가압편(62)은 양극 및 음극 리드 영역(511, 531)의 외부에 고정되고, 패스너는 전도성 가압편(62)의 관통 구멍(621)과 기부 보드(40)를 관통하고 그에 고정되어, 전도성 가압편(62)의 일부가 양극 및 음극 리드 영역(511, 531)의 개별층에 대항하여 견고하게 가압된다. 이러한 방식으로, 전극 조립체(50)의 전기 에너지가 양극 및 음극 리드 영역(511, 531)을 통해 전도성 가압편(62)으로부터 원활하게 출력될 수 있다.
양극 및 음극 리드 영역(511, 531)의 개별층은 전도성 가압편(62)에 의해 함께 클램핑되고, 따라서 본 고안의 구조가 간단하다는 것을 주목하기로 한다. 또한, 양극 및 음극 리드 영역(511, 531)의 개별층은 서로에 대항하여 가압되고 그에 직접 전기 접촉한다. 따라서, 주 및 부 스페이서로 제조된 종래의 구조체에 비해, 본 고안의 내부 저항은 현격하게 낮아지고, 고용량 전지 케이스에 사용하기에 적합하다.
또한, 도9에 도시된 바와 같이, 기부 보드(40)의 어느 하나의 단부는 전도성 슬리브(80)로 덮일 수 있고, 전도성 가압편(62)이 양극 및 음극 리드 영역(511, 531)에 대항하여 가압될 때, 전도성 슬리브(80)는 양극 및 음극 리드 영역(511, 531)의 가압면 사이의 전기적 연결을 향상시켜서, 전지의 충전 및 방전 공정에서 전류 경로를 증가시키고 전지의 저항을 감소시킬 수 있다.
본 고안에 따르면, 사각형 리튬 이차 전지용 코어 구조체를 제공할 수 있다. 양극 및 음극 리드 영역의 개별층은 전도성 가압편에 의해 함께 클램핑되고, 따라서 본 고안의 구조는 간단하다. 또한, 양극 및 음극 리드 영역의 개별층은 서로에 대항하여 가압되고 그에 직접 전기 접촉한다.
또한, 본 고안에 따르면, 사각형 리튬 이차 전지용 코어 구조체를 제공할 수 있다. 양극 및 음극 리드 영역의 개별층은 전도성 가압편에 의해 함께 클램핑되고, 본 고안의 구조가 간단하기 때문에, 최종 비용 및 조립체 공정의 복잡성이 실질적으로 감소될 것이다.

Claims (3)

  1. 전지 케이스에 배치되고, 두 개의 전도성 연결 부재에 의해 전지 케이스의 양극 및 음극 리드 단자에 전기적으로 연결되는 사각형 리튬 이차 전지용 코어 구조체이며,
    전지 케이스에 배치되는 격리형 기부 보드와,
    적어도 하나의 양극층, 분리층 및 음극층을 포함하는 전극 조립체와,
    각각 적어도 하나의 패스너와 전도성 가압편을 포함하는 두 개의 전도성 고정 조립체를 포함하고,
    상기 양극층, 분리층 및 음극층은 서로 중첩된 다음에, 상기 기부 보드 둘레에 권취되고, 피복되지 않은 영역이 양극 리드 영역으로서의 사용을 위해 양극층의 일 측면에 형성되고, 상기 음극층은 양극층에 대향하는 그 다른 측면에 음극 리드 영역으로서의 사용을 위해 피복되지 않은 영역이 형성되고, 상기 양극 및 음극 리드 영역은 전극 조립체의 양 측면으로부터 돌출되고,
    상기 전도성 가압편은 양극 리드 영역 또는 음극 리드 영역 외부에 배치되고, 패스너는 기부 보드에 고정된 전도성 가압편 중 하나의 관통 구멍을 통해 삽입되어, 양극 리드 영역 또는 음극 리드 영역에 대항하여 견고하게 가압되고, 양극 리드 영역 또는 음극 리드 영역은 전도성 가압편과 밀접한 전기 접촉 상태로 유지되고, 상기 전도성 고정 조립체는 연결 부재에 의해 양극 리드 단자 또는 음극 리드 단자에 전기적으로 연결되는 사각형 리튬 이차 전지용 코어 구조체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기부 보드의 어느 하나의 단부는 전도성 슬리브로 덮여 있고, 전도성 가압편이 양극 리드 영역 또는 음극 리드 영역에 대항하여 가압될 때, 전도성 슬리브는 양그 리드 영역 및 음극 리드 영역의 가압면 사이의 전기적 연결을 향상시킬 수 있는 사각형 리튬 이차 전지용 코어 구조체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전도성 연결 부재는 가요성 와이어인 사각형 리튬 이차 전지용 코어 구조체.
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